Устройство для термоакустической дефектоскопии приповерхностных слоев твердых тел

 

Изобретение относится к электронно-зондовым приборам для исследования микроструктур, в частности к электронно-зондовой технике неразрушающего контроля приповерхностных слоев полупроводников микроструктур, и предназначено для визуализации термоупругих неоднородностей в образце . Цель - повышение точности контроля при термоакустической дефектоскопии . Устройство содержит электроннооптическую систему растрового электронного микроскопа, формирующую электронный зонд, сканирующий по объекту, пьезоэлектрический датчик, держатель объектов, коллектор-отражатель теплового излучения, пирометр, зарядовочувствительные усилители,„операционный усилитель и дисплей, соединенные между собой. Устройство снабжено каналом регистрации теплового излучения , содержащим приемник теплового излучения и усилительный тракт, соединенные последовательно, сумматор , первый вход которого соединен с выходом канала регистрации термоупругих колебаний, второй вход которого соединен с выходом канала регистрации тепловых излучений , а выход его соединен с входом видеоконтрольного устройства. КажДый канал регистрации содержит зарядовочувствительные усилители, входы которых соединены с приемниками термоупругих колебаний и тепловых излуче- НИИ соответственно, а выходы - с входами сумматора. Устройство обеспечивает высокий уровень контраста изображения за счет отказа от стробирования электронного зонда, и следовательно , относительно больщой велиг чины отношения сигнал/шум} однозначность интерпретации изображения за счет применения детектора непосредственно теплового излучения. Устройст- .во существенно дополняет возможности традиционных методов растворовой электронной микроскопии, т.к. позволяет исследовать термические и упругие свойства образца, недоступные для других режимов РЭМ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с S (Л 4 О N5 ;о ю го

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСа БЛИН

А1

„„SU„„1402922 (51) 4 G 01 М 29/04 25/72

ЩР:;r . 1

;j уД

А .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АSTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4117165/24-25 (22) 06.06.86 (46) 15.06.88, Бюл. № 22 (71) Сумское производственное объединение "Электрон" (72) Э.И.Рау, П.А.Павленко, А.И.Новак, А.С.Дунин, Ю.В.Шестаков и А.В.Гостев (53) 536.6 (088.8) (56) Scanned Image Nicrascopy. Ed

Ash. Е.А. Acad. Press. London-NewJork, 1980.

Патент США № 4255971, кл. 01. И 29/04, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКОЙ

ДЕФЕКТОСКОПИИ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ (57) Изобретение относится к электронно«эондовым приборам для исследования микроструктур, в частности к электронно-зондовой технике неразрушающего контроля приповерхностных слоев полупроводников микроструктур, и предназначено дпя визуализации термоупругих неоднородностей в образце. Цель — повьппение точности контро-. ля при термоакустической дефектоскопии. Устройство содержит электроннооптическую систему растрового электронного микроскопа, формирующую элект. ронный зонд, сканирующий по объекту, пьезоэлектрический датчик, держатель объектов, коллектор-отражатель тепловоro излучения, пирометр, зарядовоГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ чувствительные усилители, операционный усилитель и дисплей, соединенные между собой. Устройство снабжено каналом регистрации теплового излучения, содержащим приемник теплового излучения и усилительный тракт, соединенные последовательно, сумматор, первый вход которого соединен с выходом канала регистрации термоупругих колебаний, второй вход которого соединен с выходом канала регистрации тепловых излучений, а выход его соединен с входом видеоконтрольного устройства. Карый канал регистрации содержит зарядовочувствительные усилители, входы которых соединены с приемниками термо» упругих колебаний и тепповых излуче ний соответственно, а выходы — с входами сумматора. Устройство обеспечивает высокий уровень контраста изображения за счет отказа от стробирования электронного зонда, и следо вательно, относительно большой вели-. чины отношения сигнал/шум! однозначность интерпретации изображения за счет применения детектора непосредственно теплового излучения. Устройство существенно дополняет возможности традиционных методов растворовой электронной микроскопии, т.к. позволяет исследовать термические и упругие свойства образца, недоступные для других режимов РЭМ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1402922

Изобретение относится к электронно-зондовым приборам для исследования микроструктур, в частности к электронно-зондовой технике нераэру5 шающего контроля приповерхностных слоев полупроводников микроструктур, и предназначено для визуализации термоупругих неоднородностей в образце. 10

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет однозначности интерпретации полученного зображения и повышение чувствительности контроля. 15

На чертеже показана блок-схема рредлагаемого устройства.

Устройство состоит иэ электроннооптической системы 1 растрового электронного микроскопа (РЭМ) формирующей 20 зонд 2, сканирующий по объекту 3, пьезоэлектрического датчика 4, держателя 5, приемника теплового излучения в виде коллектора-отражателя 6 и пирометра 7, зарядово-чувстви- тельных усилителей 8 и 9, операционного усилителя-сумматора 10 и видеоконтрольного устройства (ВКУ) 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При взаимодействии электронного зонда 2 с объектом 3 в последнем (в пределах объема взаимодействия) происходит локальный разогрев, изменяю:щийся от точки к точке в зависимости от локальных характеристик (теплоем- З5

:кости, теплопроводности, плотности, .упругости и др.) облучаемого участка.

Часть тепла собирается коллекторомотражателем 6 (например, параболоидом вращения или эллипсоидом) и регистри-40 руется пирометром 7. Повышение температуры локального участка объекта даже на десятые доли градуса регистрируется пирометром по сопутствующему увеличению теплового излучения от объекта и зависит только от теплоемкости и теплопроводности (т.е. от тепловых свойств) облучаемого участка. Одновременно в зоне облучения локального участка объекта возника- 50 ют тепловые возмущения, которые генерируют термоупругие деформации, несущие информацию как о тепловых свойствах, так и. об упругих неоднородностях микроструктуры объекта.

Эти механические деформации распространяются через объект и регистрируются пьезоэлектрическим датчиком 4, который смонтирован на держателе 5 объекта.

Сигналы с двух датчиков 4 и 7 усиливаются двумя зарядово-чувствительными усилителями 8 и 9, а затем обрабатываются (например, суммируются или вычитаются) и усиливаются в сумматоре 10, после чего видеосигнал поступает на экран ВКУ

Предлагаемое устройство для термоакустической дефектоскопни объектов позволяет дополнить возможности традиционных режимов РЭМ и получать при этом новую информацию о микро" структуре различных объектов; позволяет исследовать термические и упругие свойства образцов, недоступные для других режимов РЭМ.

Формула изобретения

1. Устройство для термоакустической дефектоскопии приповерхностных слоев твердых тел, содержащее электронно-оптическую систему со сканирующим зондом, держатель твердого тела с пьезоэлектрическим датчиком и видеоконтрольное устройство, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля за счет однозначности интерпретации полученного изображения, оно дополнительно содержит приемник теплового излучения и операционный усилительсумматор, причем первый вход операционного усилителя-сумматора соединен с выходом пьезоэлектрического датчика, второй его вход — с приемником теплового излучения, а выход— с видеоконтрольным устройством.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, пьезоэлектрический датчик и приемник теплового излучения соединены с операционным усилителем-сумматором через зарядово-чувствительные усилители.

1402922

Составитель В.Филатова

Редактор И.Рыбченко Техред A.кравчук Корректор А.Тяско

Заказ 2850/33

Тира:к 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4